2024年高考化学一轮复习讲练测（全国通用）第08讲 铝、镁及其重要化合物（讲）-（解析版）

第08讲铝、镁及其重要化合物目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1考查镁、铝的性质及应用高频考点2考查镁、铝的重要化合物的性质及其应用高频考点3考查有关氢氧化铝的图像分析与计算高频考点4考查镁、铝及其化合物工艺流程正文第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆知识点一铝的性质及应用1．铝的结构和存在：铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2．金属铝的物理性质：银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。3．金属铝的化学性质①常温下，铝与氧气形成致密氧化膜，加热发生：4Al＋3O22Al2O3②2Al＋3Cl2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2AlCl3③常温铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸钝化，与非氧化酸发生反应生成氢气：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑⑤2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O34．铝热反应实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Aleq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3原理应用①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等，3MnO2＋4Aleq\o(=====,\s\up7(高温))3Mn＋2Al2O3；②金属焊接，如野外焊接钢轨等5.铝的制备和用途(1)制备原理：铝土矿eq\o(――→,\s\up7(提纯))Al2O3eq\o(――→,\s\up7(电解))Al，电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq\o(=====,\s\up11(电解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。(2)铝的用途：纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。【特别提醒】铝与酸或碱反应生成H2的量的关系2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：①产生H2的物质的量相等。②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：①消耗Al的物质的量之比为1∶3。②生成H2的物质的量之比为1∶3。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：若产生氢气的体积比为eq\f(1,3)＜eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＜1，则必定①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。【易错警示】(1)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。(2)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。(3)铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。(4)铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。(5)Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。知识点二铝的重要化合物1．氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。(2)化学性质——两性氧化物①与酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O②与碱反应：Al2O3＋2OH－===2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(3)用途：①作耐火材料②冶炼铝的原料(4)制备：Al(OH)3加热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O2．氢氧化铝(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。(2)化学性质——两性氢氧化物Al(OH)3的电离方程式为（酸式电离）AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－（碱式电离）①与酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O②与碱反应：Al(OH)3＋OH－===AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O③受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O(3)用途①制药 ②净水作用(4)制备①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合：3AlOeq\o\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质：①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④铝及铝的氧化物、氢氧化物。3．常见的铝盐(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜7。(3)明矾净水的原理：明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水，使水澄清。【易错警示】(1)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。(2)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。(3)由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。(4)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。【方法拓展】数形结合与“铝三角”1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O(5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)操作可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像方程式序号AB：(1)③BD：(6)AB：(3)BC：(1)②(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像操作偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像方程式序号AB：(5)②BC：(2)AB：(4)BC：(1)②(2)突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀①明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)三者之间的转化比例：③明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。则可推出：n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。3.铝三角的应用(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径①由Al3＋制备Al(OH)3，宜用Al3＋与氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlOeq\o\al(－,2)反应：2H2O＋AlOeq\o\al(－,2)＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用eq\f(1,4)Al制备Al3＋，eq\f(3,4)Al制备AlOeq\o\al(－,2)，然后将二者混合：Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O===4Al(OH)3↓(2)有关离子共存问题①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlOeq\o\al(－,2)、HS－、SiOeq\o\al(2－,3)、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等。②与AlOeq\o\al(－,2)不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、Fe2＋、Fe3＋等。③AlOeq\o\al(－,2)与HCOeq\o\al(－,3)因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。(3)分析离子反应顺序①向含有Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先与NHeq\o\al(＋,4)反应，则生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NHeq\o\al(＋,4))；Ⅲ.NHeq\o\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，则产生的AlOeq\o\al(－,2)又与NHeq\o\al(＋,4)反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。②向含有AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlOeq\o\al(－,2)比COeq\o\al(2－,3)先反应)；Ⅲ.COeq\o\al(2－,3)＋H＋===HCOeq\o\al(－,3)；Ⅳ.HCOeq\o\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O[HCOeq\o\al(－,3)比Al(OH)3先反应]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。(4)有关Al(OH)3的计